CN117131714A - 基于虚实融合的装备性能试验方法 - Google Patents
基于虚实融合的装备性能试验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及装备性能试验技术领域，具体公开了一种基于虚实融合的装备性能试验方法，包括：进行环境载荷虚拟试验；确定环境载荷物理试验条件，并进行环境载荷物理试验；根据环境载荷虚拟试验数据和环境载荷物理试验数据进行第一次虚实数据验证；确定第一装备性能虚拟试验条件并进行装备性能虚拟试验；根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验条件并进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据；确定装备性能物理试验条件，并获得装备性能物理试验数据；进行第二次虚实数据验证。本发明提供的基于虚实融合的装备性能试验方法能够降低试验复杂度且同时提高试验结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及装备性能试验技术领域，尤其涉及一种基于虚实融合的装备性能试验方法。
背景技术
装备制造业中的大型复杂装备，通常研制周期长、投入大、成本高。装备性能的验证对于装备的研发与生产至关重要。通常装备性能试验需要在特定的环境载荷下进行，如高温、高压、海洋环境等静态环境条件，或者爆炸、高速运动等动态环境条件。因此，装备性能试验验证就需要环境载荷试验和装备性能试验两个具体的试验与验证过程。
在具体的试验方式上，一种是依赖单纯的物理试验方式，这种方式依赖物理试验得到装备性能试验结果。物理试验需要准备、购买实际的装备和试验场景，这会需要耗费大量的试验设备与材料、且步骤繁琐、成本高、时间长，并且试验环境受限，如天气、地形等因素。另一种方式就是采用数字化形式开展虚拟试验，在数字空间中模拟试验条件进行性能研究。虚拟的装备性能试验虽然解决了以上问题，同时在数据可视化等方面更优越，但是由于虚拟试验的数据来源等因素导致虚拟试验结果不准确、可信度偏低。
因此，如何能够降低试验复杂度的同时提高试验结果的准确性成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于虚实融合的装备性能试验方法，解决相关技术中存在的装备性能试验复杂度高且准确性低的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种基于虚实融合的装备性能试验方法，其中，包括：
根据预设环境载荷虚拟试验条件进行环境载荷虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据；
根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境载荷物理试验条件，并根据所述环境载荷物理试验条件进行环境载荷物理试验，获得环境载荷物理试验数据；
根据所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据进行第一次虚实数据验证，获得第一虚实验证结果；所述第一虚实验证结果用于获得满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据和环境载荷物理试验数据；
根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验条件，并根据所述第一装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据；
根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验条件，并根据所述第二装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据；
根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据确定装备性能物理试验条件，并根据装备性能物理试验条件进行装备性能物理试验，获得装备性能物理试验数据；
根据所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据进行第二次虚实数据验证，获得第二虚实验证结果；所述第二虚实验证结果用于获得满足第二预设条件的装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件。
进一步地，根据预设环境载荷虚拟试验条件进行环境载荷虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据，包括：
配置环境载荷虚拟试验对象及试验对象的试验参数；
根据试验对象的试验需求配置环境参数；
根据所述试验参数以及环境参数进行环境载荷虚拟试验求解，获得环境载荷虚拟试验数据；
根据环境载荷虚拟试验数据判断是否满足毁伤性要求，若不满足则重复上述步骤直至获得能够满足毁伤性要求的环境载荷试验数据。
进一步地，根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境载荷物理试验条件，并根据所述环境载荷物理试验条件进行环境载荷物理试验，获得环境载荷物理试验数据，包括：
根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境状态检测传感装置的布局设置；
根据物理试验预设规范并结合所述环境状态检测传感装置的布局设置进行环境载荷物理试验，获得环境状态检测传感装置所检测到的环境载荷物理试验数据，所述环境载荷物理试验数据至少包括冲击波压力和温度数据。
进一步地，根据所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据进行第一次虚实数据验证，获得第一虚实验证结果，包括：
分别从所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据中提取出具有相同物理量的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据；
对具有相同物理量的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据分别进行数据处理，以获得完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据；
将完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据进行综合比较，并统计第一综合数据误差；
将第一综合数据误差的结果确定为第一虚实验证结果。
进一步地，将完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据进行综合比较，并统计第一综合数据误差，包括：
将完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据进行加权平均比较，获得第一综合数据误差；
若所述第一综合数据误差小于第一阈值，则确定所述环境载荷物理试验数据和环境载荷虚拟试验数据均满足第一预设条件；
若所述第一综合数据误差大于或者等于第一阈值且小于第二阈值，则以所述环境载荷物理试验数据为标准对环境载荷虚拟试验条件进行修正后重复环境载荷虚拟试验和环境载荷物理试验的步骤直至确定所述环境载荷物理试验数据和环境载荷虚拟试验数据均满足第一预设条件；
若所述第一综合数据误差大于或者等于第二阈值，则重新检查并调整环境载荷虚拟试验的核心算法，并重复多次环境载荷虚拟试验的步骤直至确定所述环境载荷物理试验数据和环境载荷虚拟试验数据均满足第一预设条件；
所述第二阈值大于所述第一阈值。
进一步地，根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验条件，并根据所述第一装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据，包括：
根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验的装备对象；
加载满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据；
配置第一装备性能虚拟试验的试验条件并进行第一装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据。
进一步地，根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验条件，并根据所述第二装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据，包括：
根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验的装备对象；
加载满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据；
配置第二装备性能虚拟试验的试验条件并进行第二装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据。
进一步地，根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据确定装备性能物理试验条件，并根据装备性能物理试验条件进行装备性能物理试验，获得装备性能物理试验数据，包括：
根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据设置装备性能物理试验的装备、环境载荷条件以及装备状态检测装置；
根据预设试验规范进行装备性能物理试验；
提取装备状态检查装置中的装备性能物理试验数据。
进一步地，根据所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据进行第二次虚实数据验证，获得第二虚实验证结果，包括：
分别从所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据中提取具有相同物理量的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据；
对具有相同物理量的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据分别进行数据处理，以获得完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据；
将完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据进行综合比较，并统计第二综合数据误差；
将第二综合数据误差的结果确定为第二虚实验证结果。
进一步地，将完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据进行综合比较，并统计第二综合数据误差，包括：
将完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据进行加权平均比较，获得第二综合数据误差；
若所述第二综合数据误差属于正常误差范围，则确定所述装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件满足第二预设条件；
若所述第二综合数据误差不属于正常误差范围，则按照修正装备性能虚拟试验条件、修改环境载荷虚拟试验条件以及检查调整环境载荷虚拟试验的核心算法的先后顺序重复试验过程，直至获得满足第二预设条件的装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件。
本发明提供的基于虚实融合的装备性能试验方法，以环境载荷虚拟试验得到的试验结果指导环境载荷物理试验设置条件，能够有效降低环境载荷物理试验的次数。而环境载荷物理试验数据可验证环境载荷虚拟试验数据的准确性，通过虚实数据验证，大大提高环境载荷虚拟试验的准确性；以装备性能虚拟试验得到的试验结果指导装备性能物理试验设置条件，可以在较早阶段识别方案问题，减少不必要的物理试验次数，从而节约成本和时间。对纯物理试验结果、半物理半虚拟试验结果、纯虚拟试验结果进行二次验证，大大提高装备性能虚拟试验的准确性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的基于虚实融合的装备性能试验方法的流程图。
图2为本发明提供的环境载荷虚拟试验的流程图。
图3为本发明提供的环境载荷物理试验的流程图。
图4为本发明提供的第一次虚实数据验证的流程图。
图5为本发明提供的基于环境载荷虚拟试验数据的装备性能虚拟试验的流程图。
图6为本发明提供的基于环境载荷物理试验数据的装备性能虚拟试验的流程图。
图7为本发明提供的装备性能物理试验的流程图。
图8为本发明提供的第二次虚实数据验证的流程图。
图9为本发明提供的基于虚实融合的装备性能试验装置的工作原理示意图。
图10为本发明提供的第一次虚实数据验证的示例图。
图11为本发明提供的第二次虚实数据验证的示例图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种基于虚实融合的装备性能试验方法，图1是根据本发明实施例提供的基于虚实融合的装备性能试验方法的流程图，如图1所示，包括：
S100、根据预设环境载荷虚拟试验条件进行环境载荷虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据；
在本发明实施例中，预设环境载荷虚拟试验条件具体可以包括试验对象、试验需求以及环境参数等等，具体可以根据需要进行设定，此处并不做限定。
S200、根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境载荷物理试验条件，并根据所述环境载荷物理试验条件进行环境载荷物理试验，获得环境载荷物理试验数据；
在获得环境载荷虚拟试验数据后，可以基于环境载荷虚拟试验数据指导环境载荷物理试验条件的设置，以减少不必要的环境载荷物理试验次数。
具体地，参考环境载荷虚拟试验方案设计环境载荷物理试验方案，根据方案开展物理试验，并获得环境载荷物理试验数据。
S300、根据所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据进行第一次虚实数据验证，获得第一虚实验证结果；所述第一虚实验证结果用于获得满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据和环境载荷物理试验数据；
在本发明实施例中，环境载荷物理试验数据与环境载荷虚拟试验数据进行虚实数据验证，能够验证虚拟数据的准确性。
S400、根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验条件，并根据所述第一装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据；
需要说明的是，装备性能虚拟试验需要在环境载荷试验数据的基础上进行，因此存在两种环境载荷试验数据下的装备性能虚拟试验，包括环境载荷虚拟试验数据驱动的装备性能虚拟试验和环境载荷物理试验数据驱动的装备性能虚拟试验。该实施方式为环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验，基于环境载荷虚拟试验数据，设置装备性能虚拟试验条件，进行虚拟试验数据驱动的装备性能虚拟试验，得到装备性能虚拟试验结果。虚拟试验数据驱动的装备性能虚拟试验能够指导装备性能物理试验条件的设置，减少不必要的装备性能物理试验的次数。
S500、根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验条件，并根据所述第二装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据；
该实施方式为环境载荷物理试验数据驱动的装备性能虚拟试验。基于环境载荷物理试验数据，设置装备性能虚拟试验条件，进行物理试验数据驱动的装备性能虚拟试验，得到装备性能虚拟试验结果。物理试验数据驱动的装备性能虚拟试验能够指导装备性能物理试验条件的设置，减少装备性能物理试验的次数。
S600、根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据确定装备性能物理试验条件，并根据装备性能物理试验条件进行装备性能物理试验，获得装备性能物理试验数据；
在该实施方式中，根据环境载荷物理试验数据进行装备性能物理试验条件的设置，进而进行装备性能物理试验，获得装备性能物理试验数据。
S700、根据所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据进行第二次虚实数据验证，获得第二虚实验证结果；所述第二虚实验证结果用于获得满足第二预设条件的装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件。
选取装备性能物理试验结果数据、物理试验数据驱动的装备性能虚拟试验结果、虚拟试验数据驱动的装备性能虚拟试验结果进行虚实数据验证，验证虚拟数据的准确性。
本发明提供的基于虚实融合的装备性能试验方法，以环境载荷虚拟试验得到的试验结果指导环境载荷物理试验设置条件，能够有效降低环境载荷物理试验的次数。而环境载荷物理试验数据可验证环境载荷虚拟试验数据的准确性，通过虚实数据验证，大大提高环境载荷虚拟试验的准确性；以装备性能虚拟试验得到的试验结果指导装备性能物理试验设置条件，可以在较早阶段识别方案问题，减少不必要的物理试验次数，从而节约成本和时间。对纯物理试验结果、半物理半虚拟试验结果、纯虚拟试验结果进行二次验证，大大提高装备性能虚拟试验的准确性。
具体地，根据预设环境载荷虚拟试验条件进行环境载荷虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据，如图2所示，包括：
S110、配置环境载荷虚拟试验对象及试验对象的试验参数；
在本发明实施例中，以装药爆炸作为环境载荷虚拟试验对象，配置装药爆炸环境载荷虚拟试验对象，包括试验对象的装药类型，装药质量，延迟引爆时间，比冲量系数，材料类型，材料厚度，毁伤准则以及毁伤树信息。
S120、根据试验对象的试验需求配置环境参数；
具体地，配置大气环境压力和布设位置等等。
S130、根据所述试验参数以及环境参数进行环境载荷虚拟试验求解，获得环境载荷虚拟试验数据；
在本发明实施例中，采用爆炸相似律的方法进行近似计算，通过量纲分析获得经验计算公式，并根据后续的试验和仿真结果进行标定参量。具体地，量纲分析获得的经验计算公式为：
，
其中，w表示有效装药量，R表示爆心距，a、b、c均表示参量系数，表示冲击波压力。
通过毁伤树计算实现环境载荷对装备性能影响的研究，下面为相关逻辑关系的计算公式。
逻辑“与”：
，
其中，表示单个事件的毁伤概率，/>表示单个事件的权重。
逻辑“或”：
，
其中，表示单个事件的毁伤概率。
S140、根据环境载荷虚拟试验数据判断是否满足毁伤性要求，若不满足则重复上述步骤直至获得能够满足毁伤性要求的环境载荷试验数据。
根据上述环境载荷虚拟试验数据生成标准化的装药爆炸环境载荷虚拟试验数据文件，并进行装药爆炸环境载荷虚拟试验数据的可视化。判断虚拟试验结果是否存在部分结构毁伤，如果不满足要求，重复以上步骤直到达到需要的环境载荷。
在本发明实施例中，根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境载荷物理试验条件，并根据所述环境载荷物理试验条件进行环境载荷物理试验，获得环境载荷物理试验数据，如图3所示，包括：
S210、根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境状态检测传感装置的布局设置；
参考环境载荷虚拟试验方案进行环境载荷物理试验条件设置，具体包括环境状态检测传感装置的布局设置，所述环境状态检测传感装置具体可以为环境状态检测传感器；另外还需要保障数据传输与储存。
在本发明实施例中，环境状态检测传感器包括冲击波压力传感器和温度传感器。
S220、根据物理试验预设规范并结合所述环境状态检测传感装置的布局设置进行环境载荷物理试验，获得环境状态检测传感装置所检测到的环境载荷物理试验数据，所述环境载荷物理试验数据至少包括冲击波压力和温度数据。
在本发明实施例中，采用双备份数据库实时同步的方式进行数据传输与储存保障。
具体地，依据试验规范进行物理试验，然后从各传感器通道进行物理试验结果提取，包括冲击波压力、温度，最后对环境载荷物理试验数据进行总结和分析，形成规范文件数据，以便后续的数据处理。
在本发明实施例中，根据所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据进行第一次虚实数据验证，获得第一虚实验证结果，如图4所示，包括：
S310、分别从所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据中提取出具有相同物理量的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据；
取所需的具有相同物理量的环境载荷物理试验和环境载荷虚拟试验数据。提取具体所需控制条件下的环境载荷物理量，包括同一爆炸时刻间隙的冲击波压力，不同距离下温度峰值。
S320、对具有相同物理量的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据分别进行数据处理，以获得完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据；
应当理解的是，若上一步提取的物理量在某一条件下存在数值缺失，则通过数据拟合的方式补充缺失的物理量数值。
通过衰减模型进行拟合数据，衰减模型能够较好地描述随时间推移数值逐渐衰减的过程。
衰减模型的数学表示为：
，
其中，y表示衰减的量，x表示时间或距离，a和b均表示拟合的参数，exp表示自然指数函数。
使用冲击波衰减模型进行拟合时，需要将衰减数据与模型进行对比，并通过最小化残差平方和来确定最佳的参数a和b。
S330、将完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据进行综合比较，并统计第一综合数据误差；
S340、将第一综合数据误差的结果确定为第一虚实验证结果。
进一步具体地，将完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据进行综合比较，并统计第一综合数据误差，结合图10所示，包括：
1）将完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据进行加权平均比较，获得第一综合数据误差；
在本发明实施例中，进行虚拟试验数据和物理试验数据综合比较，统计综合数据误差，综合数据误差采用加权平均的方式进行比较。
加权平均的算法如下：
分别获取N个测点的数据，标注x1, x2, x3, ..., xn；
对每个测点分配一个权重：w1, w2, w3, ..., wn，分配原则按爆心距的远近进行设定。
。
2）若所述第一综合数据误差小于第一阈值，则确定所述环境载荷物理试验数据和环境载荷虚拟试验数据均满足第一预设条件；
在本发明实施例中，所述第一阈值具体可以为15%，因此，当第一综合数据误差<15%时，依据装备领域对于误差的容错性，属于正常误差，接受数据继续进行后续试验。分析导致误差产生的原因是由于真实外界环境因素，包括大气压力、气温、风速等产生的影响。这些参数在物理环境中是不断发生变化的，而虚拟试验无法模拟环境变化的实时性，因此误差属于允许范围。若需进一步减少误差，可在虚拟试验中动态调节环境参数，提升环境的真实性。
3）若所述第一综合数据误差大于或者等于第一阈值且小于第二阈值，则以所述环境载荷物理试验数据为标准对环境载荷虚拟试验条件进行修正后重复环境载荷虚拟试验和环境载荷物理试验的步骤直至确定所述环境载荷物理试验数据和环境载荷虚拟试验数据均满足第一预设条件；
在本发明实施例中，所述第二阈值具体可以为30%，当15%≤数据误差<30%，以环境载荷物理试验结果为标准，修正环境载荷虚拟试验的条件参数，降低误差出现的偶然性，然后修正关键数据，进一步降低误差。
4）若所述第一综合数据误差大于或者等于第二阈值，则重新检查并调整环境载荷虚拟试验的核心算法，并重复多次环境载荷虚拟试验的步骤直至确定所述环境载荷物理试验数据和环境载荷虚拟试验数据均满足第一预设条件；
所述第二阈值大于所述第一阈值。
当数据误差≥30%，不可接受的误差范围，若判定无法通过调节虚拟试验条件降低误差。需要检查虚拟试验的核心算法，优化和升级环境载荷虚拟试验模块的内部逻辑，再次进行多次虚拟试验，验证能否降低虚拟试验结果误差。通过迭代优化核心算法、内部逻辑以及试验模型精细程度，从而提高环境载荷虚拟试验的准确性和可靠性。
具体地，为了实现装备性能测试，根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验条件，并根据所述第一装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据，如图5所示，包括：
S410、根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验的装备对象；
在本发明实施例中，配置装备对象，包括装备对象的结构模型和性能模型。
S420、加载满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据；
具体地，加载环境载荷虚拟试验数据，包括同一爆炸时刻间隙的冲击波压力，不同距离下温度峰值。
S430、配置第一装备性能虚拟试验的试验条件并进行第一装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据。
具体地，配置装备的试验条件，包括空间位置、作用时间及方式，并进行装备性能虚拟试验求解。通过能量法建立冲击波载荷作用下结构变形计算公式：
，
其中，表示板架长度，/>表示板架宽度，/>表示系数，/>表示药量，R表示爆距，表示材料屈服强度，/>表示板架中平板厚度，a表示板架长度的一半，b表示板架宽度的一半，/>表示加强筋与甲板中心的垂直距离，/>表示对应加强筋面积。
最后生成标准化的装备性能虚拟试验数据文件，文件内容为装备不同结构的应变指数。
虚拟试验数据驱动的装备性能虚拟试验能够指导装备性能物理试验条件的设置，减少不必要的装备性能物理试验的次数。
具体地，根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验条件，并根据所述第二装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据，如图6所示，包括：
S510、根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验的装备对象；
具体地，配置装备对象，包括装备对象的结构模型及性能模型。
S520、加载满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据；
加载环境载荷物理试验数据，包括同一爆炸时刻间隙的冲击波压力，不同距离下温度峰值。
S530、配置第二装备性能虚拟试验的试验条件并进行第二装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据。
配置装备的试验条件，包括空间位置，作用时间及方式，并进行装备性能虚拟试验求解，生成标准化的装备性能虚拟试验数据文件，文件内容为装备不同结构的应变指数。
物理试验数据驱动的装备性能虚拟试验能够指导装备性能物理试验条件的设置，减少装备性能物理试验的次数。
在本发明实施例中，根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据确定装备性能物理试验条件，并根据装备性能物理试验条件进行装备性能物理试验，获得装备性能物理试验数据，如图7所示，包括：
S610、根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据设置装备性能物理试验的装备、环境载荷条件以及装备状态检测装置；
在本发明实施例中，根据环境载荷物理试验数据，进行装备性能物理试验条件设置，继而进行装备性能物理试验，通过如应变传感器通道、温度传感器通道、冲击波传感器通道得到装备性能物理试验数据，包括应变、温度、冲击波压力。
具体地，参考装备性能虚拟试验方案，根据环境载荷物理试验试验数据支持，设置试验条件进行物理试验准备，包括装备及环境载荷条件准备，环境及装备状态检测相关传感器安装，以及数据传输与储存的保障。
S620、根据预设试验规范进行装备性能物理试验；
S630、提取装备状态检查装置中的装备性能物理试验数据。
从各装备状态评估设备中提取试验数据，包括应变，冲击波压力，温度。
在上述进行环境载荷虚拟试验、环境载荷物理试验以及装备性能试验后，选取装备性能物理试验结果数据、物理试验数据驱动的装备性能虚拟试验结果、虚拟试验数据驱动的装备性能虚拟试验结果进行虚实数据验证，验证虚拟数据的准确性。
具体地，根据所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据进行第二次虚实数据验证，获得第二虚实验证结果，如图8所示，包括：
S710、分别从所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据中提取具有相同物理量的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据；
S720、对具有相同物理量的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据分别进行数据处理，以获得完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据；
S730、将完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据进行综合比较，并统计第二综合数据误差；
S740、将第二综合数据误差的结果确定为第二虚实验证结果。
进一步具体地，将完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据进行综合比较，并统计第二综合数据误差，包括：
将完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据进行加权平均比较，获得第二综合数据误差；
若所述第二综合数据误差属于正常误差范围，则确定所述装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件满足第二预设条件；
若所述第二综合数据误差不属于正常误差范围，则按照修正装备性能虚拟试验条件、修改环境载荷虚拟试验条件以及检查调整环境载荷虚拟试验的核心算法的先后顺序重复试验过程，直至获得满足第二预设条件的装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件。
在本发明实施例中，为了详细说明第二虚实验证的过程，定义装备性能物理试验结果为S1，环境载荷物理试验数据驱动的装备性能试验结果为S2、环境载荷虚拟试验数据驱动的装备性能虚拟试验结果为S3。
首先，结合图11所示，取所需的具有相同物理量的S1、S2、S3数据。提取具体所需控制条件下的装备应变数据。
其次，进行S1、S2、S3综合比较，统计综合数据误差，综合数据误差采用加权平均的方式进行计算。
表1 具体数据验证逻辑表
（1）措施A，依据装备评估领域经验判定结果属于正常误差范围，结果具有较高的可信度。不需要进一步减少误差。
（2）措施B，判断装备性能试验环节影响较大，优先修正装备性能虚拟试验的条件参数，降低误差出现的偶然性，然后修正关键数据，进一步降低误差。
（3）措施C，判断环境载荷试验环境影响较大，优先修正环境载荷虚拟试验的条件参数，降低误差出现的偶然性，然后修正关键数据，进一步降低误差。再次进行装备性能试验。
（4）措施D，不可接受的误差范围，若判定无法通过调节虚拟试验条件降低误差。需要检查虚拟试验的核心算法，优化和升级装备性能虚拟试验模块的内部逻辑，再次进行多次虚拟试验，验证能否降低虚拟试验结果误差。通过迭代优化核心算法、内部逻辑以及试验模型精细程度，从而提高装备性能虚拟试验的准确性和可靠性。若依旧进入措施D区间，需从头检查整个试验过程是否存在问题，即需要从最开始的环境载荷试验开始检查。
本发明实施例提供的基于虚实融合的装备性能试验方法，通过虚拟试验可以模拟不同的试验条件和方案，从而找到最优的试验设计，根据虚拟的试验结果，可以对优化物理试验设置条件设计、评估大概结果数据等工作进行指导，以保证物理试验的高效，减少物理试验的次数。在完成物理试验后，将物理试验数据与虚拟试验数据进行对比分析，验证虚拟试验数据的准确性，并计算误差进行改进。虚实融合的一体化方法对开展装备性能研究的研究人员提供极大的帮助。
因此，与现有技术相比，本发明提供的基于虚实融合的装备性能试验方法具有以下优势：
1）用虚拟试验指导物理试验的设计，有效降物理试验的次数。
通过环境载荷虚拟试验模块的试验结果，基于虚拟试验的已知试验数据和理论结果对环境载荷物理试验设置条件进行指导。通过装备性能虚拟试验的试验结果，基于虚拟试验的已知试验数据和理论结果对装备性能物理试验设置条件进行指导。
虚拟试验可以模拟不同的试验条件和方案，从而找到最优的试验设计，根据虚拟的试验结果，可以进行试验设置条件的优化，以保证物理试验的高效，减少物理试验的次数。
2）通过对比物理试验数据，大大提高虚拟试验数据的准确性和可靠性。
环境载荷物理试验结果与环境载荷虚拟试验结果进行对比分析，装备性能物理试验结果与装备性能虚拟试验结果再进行对比分析，两次验证虚拟试验的准确性和可靠性，并对结果误差进行可视化分析，继而优化虚拟试验的过程，提高虚拟试验的准确性。
3）提高开展装备性能研究的研究人员的工作效率、快速分析并固化研究成果。
虚实融合的装备性能试验完整利用了已有的物理试验数据对虚拟试验系统进行训练不断优化，并利用虚拟试验为物理试验进行指导。在相互促进升级的基础上，研究人员可不断记录、分析、巩固自己的研究成果，继而进一步减少物理试验的次数以及试验设置条件的错误，提升研究人员的效率。
作为本发明的另一实施例，还提供一种基于虚实融合的装备性能试验装置，包括：
环境载荷虚拟试验模块，用于根据预设环境载荷虚拟试验条件进行环境载荷虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据；
环境载荷物理试验模块，用于根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境载荷物理试验条件，并根据所述环境载荷物理试验条件进行环境载荷物理试验，获得环境载荷物理试验数据；
第一虚实验证模块，用于根据所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据进行第一次虚实数据验证，获得第一虚实验证结果；所述第一虚实验证结果用于获得满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据和环境载荷物理试验数据；
虚拟试验数据驱动的装备性能虚拟试验模块，用于根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验条件，并根据所述第一装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据；
物流试验数据驱动的装备性能虚拟试验模块，用于根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验条件，并根据所述第二装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据；
装备性能物理试验模块，用于根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据确定装备性能物理试验条件，并根据装备性能物理试验条件进行装备性能物理试验，获得装备性能物理试验数据；
第二虚实验证模块，用于根据所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据进行第二次虚实数据验证，获得第二虚实验证结果；所述第二虚实验证结果用于获得满足第二预设条件的装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件。
结合图9所示，本发明提供的基于虚实融合的装备性能试验装置，能够有效减少不必要的物理试验次数，节约成本和时间，大大提高装备性能虚拟试验数据的准确性和可靠性，提高研究人员的效率，虚实融合的一体化的装备试验验证方法对开展装备性能研究有重要的指导意义。
关于本发明提供的基于虚实融合的装备性能试验装置的工作原理可以参照前文的基于虚实融合的装备性能试验方法的描述，此处不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，包括：
根据预设环境载荷虚拟试验条件进行环境载荷虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据；
根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境载荷物理试验条件，并根据所述环境载荷物理试验条件进行环境载荷物理试验，获得环境载荷物理试验数据；
根据所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据进行第一次虚实数据验证，获得第一虚实验证结果；所述第一虚实验证结果用于获得满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据和环境载荷物理试验数据；
根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验条件，并根据所述第一装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据；
根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验条件，并根据所述第二装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据；
根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据确定装备性能物理试验条件，并根据装备性能物理试验条件进行装备性能物理试验，获得装备性能物理试验数据；
根据所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据进行第二次虚实数据验证，获得第二虚实验证结果；所述第二虚实验证结果用于获得满足第二预设条件的装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件。
2.根据权利要求1所述的基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，根据预设环境载荷虚拟试验条件进行环境载荷虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据，包括：
配置环境载荷虚拟试验对象及试验对象的试验参数；
根据试验对象的试验需求配置环境参数；
根据所述试验参数以及环境参数进行环境载荷虚拟试验求解，获得环境载荷虚拟试验数据；
根据环境载荷虚拟试验数据判断是否满足毁伤性要求，若不满足则重复上述步骤直至获得能够满足毁伤性要求的环境载荷试验数据。
3.根据权利要求1所述的基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境载荷物理试验条件，并根据所述环境载荷物理试验条件进行环境载荷物理试验，获得环境载荷物理试验数据，包括：
根据所述环境载荷虚拟试验数据确定环境状态检测传感装置的布局设置；
根据物理试验预设规范并结合所述环境状态检测传感装置的布局设置进行环境载荷物理试验，获得环境状态检测传感装置所检测到的环境载荷物理试验数据，所述环境载荷物理试验数据至少包括冲击波压力和温度数据。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，根据所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据进行第一次虚实数据验证，获得第一虚实验证结果，包括：
分别从所述环境载荷虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据中提取出具有相同物理量的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据；
对具有相同物理量的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据分别进行数据处理，以获得完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据；
将完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据进行综合比较，并统计第一综合数据误差；
将第一综合数据误差的结果确定为第一虚实验证结果。
5.根据权利要求4所述的基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，将完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据进行综合比较，并统计第一综合数据误差，包括：
将完整的第一虚拟试验数据和第一物理试验数据进行加权平均比较，获得第一综合数据误差；
若所述第一综合数据误差小于第一阈值，则确定所述环境载荷物理试验数据和环境载荷虚拟试验数据均满足第一预设条件；
若所述第一综合数据误差大于或者等于第一阈值且小于第二阈值，则以所述环境载荷物理试验数据为标准对环境载荷虚拟试验条件进行修正后重复环境载荷虚拟试验和环境载荷物理试验的步骤直至确定所述环境载荷物理试验数据和环境载荷虚拟试验数据均满足第一预设条件；
若所述第一综合数据误差大于或者等于第二阈值，则重新检查并调整环境载荷虚拟试验的核心算法，并重复多次环境载荷虚拟试验的步骤直至确定所述环境载荷物理试验数据和环境载荷虚拟试验数据均满足第一预设条件；
所述第二阈值大于所述第一阈值。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验条件，并根据所述第一装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据，包括：
根据满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据确定第一装备性能虚拟试验的装备对象；
加载满足第一预设条件的环境载荷虚拟试验数据；
配置第一装备性能虚拟试验的试验条件并进行第一装备性能虚拟试验，获得环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验条件，并根据所述第二装备性能虚拟试验条件进行装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据，包括：
根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据确定第二装备性能虚拟试验的装备对象；
加载满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据；
配置第二装备性能虚拟试验的试验条件并进行第二装备性能虚拟试验，获得环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据确定装备性能物理试验条件，并根据装备性能物理试验条件进行装备性能物理试验，获得装备性能物理试验数据，包括：
根据满足第一预设条件的环境载荷物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据设置装备性能物理试验的装备、环境载荷条件以及装备状态检测装置；
根据预设试验规范进行装备性能物理试验；
提取装备状态检查装置中的装备性能物理试验数据。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，根据所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据进行第二次虚实数据验证，获得第二虚实验证结果，包括：
分别从所述装备性能物理试验数据、环境载荷虚拟试验数据下的装备性能虚拟试验数据和所述环境载荷物理试验数据下的装备性能虚拟试验数据中提取具有相同物理量的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据；
对具有相同物理量的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据分别进行数据处理，以获得完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据；
将完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据进行综合比较，并统计第二综合数据误差；
将第二综合数据误差的结果确定为第二虚实验证结果。
10.根据权利要求9所述的基于虚实融合的装备性能试验方法，其特征在于，将完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据进行综合比较，并统计第二综合数据误差，包括：
将完整的第二物理试验数据、第二虚拟试验数据和第三虚拟试验数据进行加权平均比较，获得第二综合数据误差；
若所述第二综合数据误差属于正常误差范围，则确定所述装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件满足第二预设条件；
若所述第二综合数据误差不属于正常误差范围，则按照修正装备性能虚拟试验条件、修改环境载荷虚拟试验条件以及检查调整环境载荷虚拟试验的核心算法的先后顺序重复试验过程，直至获得满足第二预设条件的装备性能物理试验条件和装备性能虚拟试验条件。
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